Jornadas de Capacitación sobre los Instrumentos CORFO en Eficiencia Energética Santiago, 14 de enero de 2008

2 Jornadas de Capacitación sobre los Instrumentos CORFO en Eficiencia Energética: MÓDULO I Bases conceptuales de las diferentes formas de energía Ing. Alfredo Muñoz Santiago, 14 de enero de 2008

El calor: el hombre genera calor…..el que se manifiesta por la elevación de temperatura La cantidad de calor Q dependía de la cantidad de leña que encendía, pero sus sentidos percibían la elevación de temperatura (t2-t1) en la masa m de lo que calentaba, y del material que calentaba ( c ).

Más tarde el hombre percibe que puede mover cuerpos gracias a la energía térmica El hombre comprende que la energía térmica, la cantidad de calor, produce un incremento de volumen y un incremento de presión y puede mover cuerpos. Puede realizar trabajo.

E inventa los motores a vapor, usando cambios de presión y volumen.

Realizar trabajo: ¿es energía? Trabajo es mover un cuerpo una distancia x aplicando una fuerza F. Energía es realizar ese trabajo durante un tiempo específico. Un segundo, una hora, un mes.

Por tal razón, el trabajo realizado es igual al área al interior de las curvas presión volumen del motor.

Motor térmico: máxima eficiencia Rendimientos Ciclo de Rankine: 57 % Ciclo Diesel: 56 % Ciclo Ideal de Carnot Entonces tenemos un calor expulsado Q1 a T1

Máquina Frigorífica. 1. Evaporación. La refrigeración se produce al evaporarse un fluido refrigerante. 2. Compresión del vapor mediante un motor eléctrico. 3. El condensador vuelve líquido el fluido refrigerante y se enfría. 4. El refrigerante vuelve al evaporador a través de la válvula de expansión.

La electricidad y la iluminación Los sistemas de tensión continua Tomás Alva Edison establece los primeros sistemas de distribución de electricidad en Tensión Continua. Motores de continua, ampolletas, refrigeradores, y otras múltiples aplicaciones domésticas e industriales.

La potencia eléctrica en sistema de continua Dado que la tensión es constante y la corriente también, en los sistemas desarrollados por Thomas Alva Edison la potencia transmitida era exactamente:

Pero….en 1888 George Westinghouse, Jr. desarrolló los sistemas en tensión alterna Ya había inventado el transformador y era capaz de transmitir energía a grandes distancias, en tensión alterna, en alta tensión. Era capaz también de generarla, teniendo centrales hidroeléctricas en los saltos del Niágara. El generador y el transformador eran equipos muy eficientes para la época (y hoy en día). Con el mismo transformador bajaba la tensión en las cercanías de la ciudad.

Experiments killing animals using AC in the Edison Laboratory, December, 1888.

Nikola Tesla: el inventor del motor de inducción.

Potencia en sistemas inductivos

Tensión trifásica Corriente trifásica Potencia trifásica

Pero la potencia trifásica que entra es constante!!!

Pero los trenes continuaron siendo alimentados con corriente continua

Pero, el sistema es muy ineficiente Todos los motores de continua que hoy día se muestran controlados con resistencias deben ser sustituidos por equipos de control electrónico. La línea 1 del Metro tiene motores de continua controlados con resistencias. Máquinas papeleras y muchas industrias controlan motores de continua con resistencias

POTENCIA CONSUMIDA POR CORREAS DE TRANSPORTE DE SÓLIDOS. Pnom=k1*vnom+k2*Qnom P= Potencia nominal consumida en kW v= Velocidad nominal de la correa m/seg Q= Caudal nominal transportado Ton/hora Preal=k1*vnom+k2*Qreal Preal= Potencia real consumida en kW Qreal= Caudal real transportado Ton/hora<Qnom

¿Por qué no disminuir la velocidad de la correa si estamos transportando menos caudal? Pvar=k1*vvar+k2*Qreal Pvar= Potencia consumida con variador de velocidad vvar= Velocidad de la correa con variador Qreal= Caudal real transportado Ton/hora K1*vnom ??? = Potencia consumida en vacío = 0,5 o/1 Qreal ??? = Desde 0 a 0,8*Qnom Ahorro ??? = Desde 0,1 (10%) a 0,5 (50%)

El motor de inducción es también capaz de generar energía. Sólo es necesario que gire un poco más rápido que su velocidad sincrónica. Veamos un ejemplo.

Y la electrónica de potencia permite variar la velocidad de los motores de inducción

El bombeo de fluidos a velocidad variable es la opción más frecuente

Los equipos eficientes y la operación eficiente Las calderas (acuotubulares, pirotubulares). Sobrecalentadores, economizadores, precalentadores. Quemadores (con o sin combustible a presión). Desaireadores, trampas de vapor. ¿Pero cómo medimos los ahorros?

Balance de energía: Suma de unidades heterogéneas Unidades de energía 1kWh=859.8kcal(IT)International Steam Table, kWh=860.4kcal(Th)ISO 31-4, cal (IT)=4.187JouleInternational Steam Table, cal (th)=4.184JouleISO 31-4, Wh=3600JouleISO 31-4, 1992

Suma de energéticos con distinto poder calorífico Fuente: Balance Nacional de Energía, Comisión Nacional de Energía. Los valores indicados corresponden al poder calorífico superior.

Poder calorífico Poder calorífico superior: en este caso, el vapor de agua liberado en la combustión condensa y libera su energía de cambio de fase. Poder calorífico inferior: en este caso, el vapor de agua producto de la combustión queda como vapor. Por lo tanto es un número un poco inferior (entre 0,8 a 0,9 es el valor típico) al poder calorífico superior. Técnicamente es conveniente utilizar el poder calorífico inferior. En general uno prefiere que el vapor de agua producto de la combustión no condense. Si este condensa, aumenta el riesgo de corrosión en los sistemas donde se quema el combustible.

Suma de energéticos con distinto precio Fuente: Fijación de precios, Comisión Nacional de Energía.

Según Normas Norma ANSI (USA, American National Standard): MSE 2000:2005, A Management System for Energy. ISO : Environmental management systems. CEN/CLC/TF 189: European Committee for standardization, 2007: Energy management systems. Norma Chilena NCh 3045.Of2007: Guía para determinar condiciones de medición de consumo energético.

ISO 14001: Management system for energy and technical aspects Política Objetivos Metas Monitoreo Instrumentación Perfil energético Proyectos Medición Resultados

FIN VEA MÁS TRANSPARENCIAS SI DESEA.

Informe de eficiencia energética según normas ISO La norma establece la existencia de una política de manejo de la energía en la empresa, con objetivos, metas, esquemas de instrumentación y monitoreo. Establece a nivel de la empresa y por proceso, las diferentes variables energéticas en sus respectivas unidades físicas y el dinero que todo aquello involucra.

Los equipos eficientes y la operación eficiente Los motores eléctricos eficientes. Los equipos de aire acondicionado eficientes. Volumen de refrigerante variable (VRV) VRV con transferencia Aire – tierra (ICAT) VRV con transferencia aire-agua-tierra Los sistemas de aire comprimido eficientes. Filtros, purificadores, secadores, acumuladores, trampas, purgas.

Tensión y corriente alterna carga resistiva

Tensión y corriente alterna en motores eléctricos

Los ventiladores con velocidad velocidad variable son también otra opción rentable